Régulation de la respiration Dr A.Aissaoui Service de physiologie et d’explorations fonctionnelles CHUConstantine

Régulation de la respiration Introduction Système de régulation Contrôle central : Centres respiratoires, cortex, moelle épinière Capteurs :Chémorécepteurs périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires Régulation de la ventilation au repos Contrôle nerveux Contrôle métabolique L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice Ventilation et sommeil

Introduction Système de régulation Contrôle central : Centres respiratoires, cortex, moelle épinière Capteurs :Chémorécepteurs périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires Régulation de la ventilation au repos Contrôle nerveux Contrôle métabolique L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice Ventilation et sommeil

Introduction Régulation de la respiration : Maintenir la PaO2, PaCO2 et PH Différentes situations physiologiques Même les plus extrêmes ( effort, l’altitude …) Si possible dans les circonstances pathologiques régulation dépassée : Insuffisance respiratoire Hypoxémie avec ou sans hypercapnie

Introduction Boucle de régulation : système organisé et complexe paroi . VE Muscles respiratoires Poumon gaz Système actif Centres respiratoires Système passif PaO2, PaCO2, pH Chimie du sang

Introduction Système de régulation Contrôles central : Centres respiratoires, cortex, moelle épinière Capteurs :Chémorécepteurs périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires Régulation de la ventilation au repos Contrôle nerveux Contrôle métabolique L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice Ventilation et sommeil

Centres respiratoires Ventilation : nature périodique, insp-exp Sous contrôle : neurones bulboprotubérentiels ≠ noyaux distincts = collection mal définie de neurones

Centres respiratoires

Centres respiratoires Trois groupes principaux : Centres respiratoires bulbaires Centre apneustique Centre pneumotaxique

Centres respiratoires bulbaires Formation réticulée du bulbe au dessous du plancher du 4ème ventricule GRD rôle : inspiration ( rampe) cellules douées d’automatisme inhibé par le centre pneumotaxique (↑ Fr ) Influencé : afférence IX, X GRV aire expiratoire Silencieuse : respiration calme

Centre apneustique Localisation : protubérance ( partie < pont ) Section juste au-dessus : Apneuse ou crampe inspiratoire Rôle : apparament stimulation GRD ?

Centre pneumotaxique Localisation : partie > pont Rôle : inhibition du GRD Contrôle le volume inspiratoire Contrôle de la Fr

Cortex Responsable du contrôle volontaire Hyper ventilation : facile ↓ PaCO2 de moitié ↑ PH de 0,2 Hypo ventilation : plus difficile PaO2, PaCO2, PH

Autres régions du cerveau Système limbique Hypothalamus Modification de la ventilation : états affectifs colère, crainte…

Chémorécepteurs périphériques

Chémorécepteurs centraux

Boucle de régulation Chémorécepteurs Mécanorécepteurs pO2, pCO2 et pH

Introduction Système de régulation Contrôles central : Centres respiratoires, cortex, moelle épinière Capteurs :Chémorécepteurs périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires Régulation de la ventilation au repos Contrôle nerveux Contrôle métabolique L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice Ventilation et sommeil

Centres respiratoires du bulbe rachidien et pont Régulation de la ventilation au repos Au repos, Ventilation minute = 6 l.mn-1 Ventilation mn = Vt x Fr Vt: Volume courant, 0,5 l Fr: Fréquence respiratoire, 12 Amplitude respiratoire Rythme respiratoire Centres respiratoires du bulbe rachidien et pont

Introduction Système de régulation Contrôles central : Centres respiratoires, cortex, moelle épinière Capteurs :Chémorécepteurs périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires Régulation de la ventilation au repos Contrôle nerveux Contrôle métabolique L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice Ventilation et sommeil

Contrôle nerveux périphérique a – Le nerf vague :  Irritants récepteurs : réflexes de défense en cas d’irritation  Mécanorécepteurs : réflexe d’Hering Breuer .  Récepteurs alvéolaires ( R de Paintal ) : bronchoconstriction (histamine, kinnine…) Rôle protecteur +++

Contrôle nerveux périphérique b- Contrôle spinal : Centre d’intégration des informations issues : a- centres supérieurs b- structures de la cage thoracique, articulaires, articulaires, tendineuses, musculeuses et cutanées

Contrôle nerveux central Cortex Système limbique Hypothalamus

Introduction Système de régulation Contrôles central : Centres respiratoires, cortex, moelle épinière Capteurs :Chémorécepteurs périphériques,Chémorécepteurs centraux Effecteurs : muscles ventilatoires Régulation de la ventilation au repos Contrôle nerveux Contrôle métabolique L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Ventilation lors de l’exercice Ventilation et sommeil

Contrôle métabolique La PaO2, la PaCO2 et PH influencent de manière efficace la ventilation Les marges de normalité  : -         PaO2 à 96 mmhg -         PaCO2 à 40 mmhg -         PH = 7,38 à 7,42

Contrôle de la ventilation par l’oxygène Le stimulus hypoxémique stimule les chémorécepteurs périphérique : hyper ventilation par un mécanisme chémoreflexe. Il s’agit d’une réponse rapide et peu sensible : PaO2 = 400 mmhg : absence d’influx PaO2 < 100 mmhg : peu d’influx PaO2 < 50 mmhg : maximum d’influx C’est l’oxygène dissout et non combiné à l’hémoglobine qui est responsable de cette régulation.

Courbe de dissociation de l’oxyhémoglobine ( CDO )

Contrôle de la ventilation par le CO2 L’hypercapnie et donc l’acidose stimule  Les chémorécepteurs périphériques Les chémorécepteurs centraux : tardive mais très sensible En réalité, ce sont les ions H+ issu de l’association du CO2 avec l’eau qui représente véritable stimulus  

Contrôle de la ventilation par le CO2 Les chémorécepteurs centraux : [ H+ ] LCR CRP : l’hypercapnie est consolidateur du stimulus hypoxémique  

Résumé

Cortex cérébral Hypothalamus Facteurs chimiques Centres respiratoires Diaphragme (force et fréquence de contraction) Amplitude et fréquence respiratoire Ventilation

Facteurs chimiques  PpO2art  PpCO2 art  PpCO2art  PpO2 art  pH  pH Centres respiratoires  Diaphragme (force et fréquence de contraction)   Amplitude et fréquence respiratoire   Ventilation  Régulation PCO2 et PO2 art , et pH

 PpCO2  pH  PpO2 Chémorécepteurs centraux (Bulbe rachidien) Chémorécepteurs périphériques (aorte et carotide) Centres respiratoires

L’appareil respiratoire soumis aux contraintes Poumon normal : importantes réserves ( repos ) Faire face ↑ besoins métaboliques ( exercice ) Poumon : principal lien physiologique avec l’environnement ( 30 > peau ) Desires de l’homme (éscalade, plongée …) : véritables agressions système respiratoire

Augmentation du rythme durant l’exercice Ventilation multipliée jusqu’à 20 fois ! Explication semble basique : PaO2, PaCO2, PH Mais tel n’est pas le cas !!!

Augmentation du rythme durant l’exercice Stimulation des M respiratoires Générateur de rythme bulbe

ventilation lors du sommeil

ventilation lors du sommeil

ventilation lors du sommeil ↓ stimulation supérieur bulbaire ↓ activité diaphragmatique ↓ diamètres VAS ↓ réponse ventilatoire l’ hypercapnie et l’hypoxémie Seuil apnéique trés sensible aux CO2

ventilation lors du sommeil Conséquences physiologiques : ↓ ventilation externe de 5-15% ↓ SaO2 de 1-2% Nombre et durée de pauses respiratoires ne dépassant pas les limites physiologiques Au delà : SAS